Nonequilibrium Processes in Supersonic Jets of N₂, H₂, and N₂ + H₂ Mixtures: (I) Zone of Silence

Abstract

Number density and rotational temperature in the zone of silence of supersonic jets of N(2), H(2), and their mixtures N(2) + 2H(2) and 2N(2) + H(2), at p(0) = 1 bar and T(0) = 295 K, have been measured by Raman spectroscopy. Translational temperature in the jets has been derived from the experimental data assuming isentropic flow. The density along the jet axis decays at a rate depending on the composition of the expanded gas, which can be explained by the variation of its effective heat capacity ratio. Measurements across the jet axis do not support numerical off-axis density modeling from the literature. A strong nonequilibrium between the rotational degrees of freedom of both species is observed, even between the two spin species ortho-H(2) and para-H(2). From the corresponding rotational temperature data, a relationship between rotational cross sections for the inelastic collisions of the different species is established. In the expansions of the mixtures, an enrichment of N(2) is measured on the axis, which is compared with the predictions from the theory of diffusive separation in jets.

3D model of flow in micro channels

“…The experimental data for the issue was published in [6]. The computational domain is shown in Figure. 1.…”

Multiscale modeling of gas jet outflow to vacuum

“…Данная задача была выбрана в связи с наличием экспериментальных данных, представленных в работе [73]. Геометрия выбранной нами модельной постановки задачи практически совпадает с описанной в [73] X (здесь и далее индексом "a" помечен водород, индексом "b" -азот).…”

“…В данной работе эти упрощения были устранены. При этом, также, как в [73], были рассмотрены 4 основных варианта расчета, указанные в таблице 1. …”

“…2. Параметры геометрии были такие же, как в эксперименте [73]: По алгоритмам класса 2 были проведены и трехмерные расчеты на указанных выше сетках. Они подтвердили полученные в двумерном случае результаты, а именно динамику распределений основных газодинамических параметров.…”

“…Расчеты проводились на сетках 2.2-2.4. Полученные результаты хорошо согласуются с экспериментальными данными работы [73]. На рис.…”